一种铁路电气化施工多功能高空作业车的制作方法

本发明涉及铁路施工领域，尤其涉及一种铁路电气化施工多功能高空作业车。

背景技术：

自2004年国务院批准实施《中长期铁路网规划》以来，我国铁路实现了快速发展。到2020年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网规模达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80％以上的大城市。到2025年，铁路网规模达到17.5万公里左右，其中高速铁路3.8万公里左右。展望到2030年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖的局面。城市轨道交通建设方面，到2016年底我国运营轨道交通的城市达到26个，运行总里程3748.67公里。

当前铁路接触网检修作业主要依赖于传统的人力推车，安全性、机动性差，作业效率低，显然已经无法满足高速发展的铁路建设需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种铁路电气化施工多功能高空作业车，可以铁路和公路两种模式自力推进，且缩短铁路接触网新建及运维检修工期。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种铁路电气化施工多功能高空作业车，包括车架，所述车架包括底架；

所述底架包括第一纵梁和第一横梁，所述第一纵梁和所述第一横梁均有两根，两根所述第一纵梁间隔设置，两根所述第一横梁间隔且横跨的与两根所述第一纵梁相连接；两根所述第一横梁上均设有支座，两个所述支座的两侧均连接有第二横梁；

底架的中部设有牵引轮，所述底架的前部和后部均设有轨道轮，所述底架的前端和后端均设有支架，所述支架上设有走行轮；

所述牵引轮通过轮轴铰链与第一液压缸的一端相连接，所述第一液压缸的另一端与所述第二横梁上的第一铰链相连接，所述第一液压缸在电磁球阀的控制下实现所述牵引轮的升降；

所述支架的中部设有支撑板，所述支撑板与第二液压缸的一端相连接，所述第二液压缸的另一端与所述走行轮的支撑臂相连接，所述第二液压缸在电磁球阀的控制下实现所述走行轮的升降。

进一步，两个所述支座上设有旋转支点，两个所述旋转支点分别与基座的两端活动相连接，所述基座与所述支座同侧的两端均设有第二铰链，所述支座的两侧均设有第三铰链，所述第二铰链与第三液压缸的一端相连接，所述第三液压缸的另一端与所述第三铰链相连接；所述第三液压缸由齿轮泵控制，从而实现所述基座的调平。

进一步，所述基座与所述底架相离的一面设有剪叉式升降台，所述剪叉式升降台设置在所述基座的一侧，所述剪叉式升降台的一侧安装有接地受电弓，所述基座的一角设有桅柱式升降作业斗；

所述剪叉式升降台包括升降架，所述升降架的一侧与所述基座相连接，所述升降架的另一侧与台架相连接；所述升降架由剪叉升降缸驱动。

进一步，所述接地受电弓包括受电弓，所述受电弓的一端与所述剪叉式升降台相连接，所述受电弓的另一端与弹簧的一端相连接，所述弹簧的另一端与网线接触杆相连接；所述受电弓由空压机控升降。

进一步，所述桅柱式升降作业斗包括作业斗升降，所述作业斗升降与桅柱升降和底盘回转顺次相连接，所述地盘回转与所述基座安装相连接；所述作业斗升降和所述桅柱升降由电磁换向阀控制升降动作，所述底盘回转通过电磁换向阀控制左右回转。

进一步，每根所述第一纵梁上设有四个第四铰链，每个所述牵引轮的两侧均设有一个所述第四铰链，每两个所述第四铰链之间安装有板簧，每个所述板簧均安装在所述牵引轮的上方。

进一步，所述底架的一端设有牵引头，所述牵引头与牵引车相连接。

进一步，四个所述轨道轮分别通过四个第一轮边液压马达直接驱动，同侧所述第一轮边液压马达串联，两侧所述第一轮边液压马达并联；所述第一轮边液压马达通过一联比例多路阀来控制；

四个所述走行轮分别通过四个第二轮边液压马达直接驱动，同侧所述第二轮边液压马达并联，两侧所述第二轮边液压马达的转向及转速通过两联比例多路阀分别控制。

进一步，所述基座上设有角度传感器，所述角度传感器测量所述基座的超高倾斜度，并将信号传送给车辆控制器做pid运行，通过比例阀来调节所述第三液压缸，从而实现所述基座的自动调平。

进一步，所述第一轮边液压马达的驱动扭矩为：174.4nm，所述第一轮边液压马达的马达供油流量为106.6l/min；

所述第二轮边液压马达的驱动扭矩为：3451nm，所述第二轮边液压马达的马达供油流量为103.2l/min。

本发明的有益效果为：铁路电气化施工多功能高空作业平台配有剪叉式升降平台和桅柱式升降作业斗，可用于全天候(白天及黑夜)安全地进行接触网检修作业。可以铁路和公路两种模式自力推进，保持了车辆最大的灵活性。当需要远距离运输时，可以进行拖车牵引，满足快速机动性要求。高度灵活的无线电系统控制器，控制车辆上下线路，简便实用。该作业平台是一种工作到达范围广泛的接触网检修车，专门用于检修接触网线，承力索，支撑臂及悬臂。两人用剪叉式升降台用于检修接触网线和承力索，可旋转的桅柱式升降作业斗用于到达边缘区域检修接触网线附件，包括支撑臂及悬臂等。此外还可以对接触网线进行测量；

整车具有三种工作模式，可满足公路快速机动牵引、上下轨道线路走行及轨道线路作业三种工况需求。牵引轮、走行轮通过液压缸控制收放，可以实现三种工作模式的切换。基座具有倾斜自动调平及调平锁定功能，最大可实现水平超高(1435mm轨距)185mm的基座调平，确保高空作业安全性和舒适性。基座装有角度传感器，可将基座调至与车架平行，在牵引模式及走行模式下，基座自动调平功能关闭，通过该角度传感器将基座调至与车架平行，并通过机械限位，可将基座固定，防止基座在牵引及走行模式下左右晃动。桅柱式升降作业斗可以进行0～180°旋转和升降，剪叉式升降平台可垂直升降。两者布置于基座上方两侧，中间留有过道，作业人员从车尾爬梯登上基座，由基座过道进入升降设备进行作业。车尾中部搭载接地受电弓，防止作业人员触电，由空压机控制升降，可进行接触网线导高和拉出值的测量。

整车采用康明斯qsf2.8t3na46(自然吸气)柴油发动机，带动可变流量泵和齿轮泵，作为液压动力源。轨道轮和走行轮由轮边液压马达驱动，轨道轮液压马达自带行车及驻车制动器，走行轮液压马达自带驻车制动器。整车为无动力牵引，板簧悬挂减震，牵引制动采用惯性液压制动，制动平稳，灵敏度高。

附图说明

图1为本发明一种铁路电气化施工多功能高空作业车的结构示意图；

图2为车架的结构示意图；

图3为基座调平受力分析结构示意图；

图4为接地受电弓的结构示意图；

图5为走行泵源部分原理示意图；

图6为轨道轮走行部分原理示意图；

图7为走行轮走行部分原理示意图；

图8基座工作部分油源原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种铁路电气化施工多功能高空作业车，包括车架1，所述车架1包括底架2；

所述底架2包括第一纵梁201和第一横梁206，所述第一纵梁201和所述第一横梁206均有两根，两根所述第一纵梁201间隔设置，两根所述第一横梁206间隔且横跨的与两根所述第一纵梁201相连接；两根所述第一横梁206上均设有支座207，两个所述支座207的两侧均连接有第二横梁208；

底架2的中部设有牵引轮202，所述底架2的前部和后部均设有轨道轮203，所述底架2的前端和后端均设有支架205，所述支架205上设有走行轮209；

所述牵引轮202通过轮轴铰链与第一液压缸501的一端相连接，所述第一液压缸501的另一端与所述第二横梁208上的第一铰链301相连接，所述第一液压缸501在电磁球阀的控制下实现所述牵引轮202的升降；

所述支架205的中部设有支撑板2010，所述支撑板2010与第二液压缸502的一端相连接，所述第二液压缸502的另一端与所述走行轮209的支撑臂2011相连接，所述第二液压缸502在电磁球阀的控制下实现所述走行轮209的升降。

两个所述支座207上设有旋转支点2012，两个所述旋转支点2012分别与基座6的两端活动相连接，所述基座6与所述支座207同侧的两端均设有第二铰链302，所述支座207的两侧均设有第三铰链303，所述第二铰链302与第三液压缸503的一端相连接，所述第三液压缸503的另一端与所述第三铰链303相连接；所述第三液压缸503由齿轮泵控制，从而实现所述基座6的调平。

所述基座6与所述底架2相离的一面设有剪叉式升降台7，所述剪叉式升降台7设置在所述基座6的一侧，所述剪叉式升降台7的一侧安装有接地受电弓8，所述基座6的一角设有桅柱式升降作业斗9；

所述剪叉式升降台7包括升降架701，所述升降架701的一侧与所述基座6相连接，所述升降架701的另一侧与台架702相连接；所述升降架701由剪叉升降缸驱动。

如图4所示，所述接地受电弓8包括受电弓801，所述受电弓801的一端与所述剪叉式升降台7相连接，所述受电弓801的另一端与弹簧803的一端相连接，所述弹簧803的另一端与网线接触杆802相连接；所述受电弓801由空压机控升降。

其中，车尾中部搭载接地受电弓，可进行接触网线导高和拉出值的测量。由空压机控制受电弓升降，离轨道面升降高度满足接触网作业要求(4.1m～6.5m)。受电弓顶段带有弹簧，接触网线高度波动时可确保受电弓与其始终接触。

所述桅柱式升降作业斗9包括作业斗升降901，所述作业斗升降901与桅柱升降902和底盘回转903顺次相连接，所述地盘回转903与所述基座6安装相连接；所述作业斗升降901和所述桅柱升降902由电磁换向阀控制升降动作，所述底盘回转通过电磁换向阀控制左右回转。

每根所述第一纵梁201上设有四个第四铰链304，每个所述牵引轮202的两侧均设有一个所述第四铰链304，每两个所述第四铰链304之间安装有板簧2013，每个所述板簧2013均安装在所述牵引轮202的上方。

所述底架2的一端设有牵引头308，所述牵引头308与牵引车相连接。

其中，惯性液压制动系统工作原理是利用牵引车制动时产生的推力，通过惯性取力装置驱动液压制动系统的制动主泵，使主泵内制动液在一定的压力下进入制动分泵，通过分泵产生压力推动制动蹄张开，而以其摩擦片压紧制动鼓内圆面，实现制动，驻车制动的结构原理是以驻车制动操作机构作为制动力的输入，液压原理与惯性制动一致。应急制动的原理是通过保险钢丝绳与牵引车相连，当发生脱钩情况，主车带动保险钢丝绳形成制动力的输入，液压原理与惯性制动一致。

三种制动均通过调节臂托架拉动连杆机构带动液压器件实现液压制动，三种制动方式统一成一体，又相对独立。

当牵引车倒车(低速)时，由于惯性取力装置上设计的弹簧有一定初压力，此时倒车力远小于牵引车制动时挂车惯性作用在惯性取力装置上的制动力，从而实现顺利倒车。

四个所述轨道轮203分别通过四个第一轮边液压马达直接驱动，同侧所述第一轮边液压马达串联，两侧所述第一轮边液压马达并联；所述第一轮边液压马达通过一联比例多路阀来控制；

四个所述走行轮209分别通过四个第二轮边液压马达直接驱动，同侧所述第二轮边液压马达并联，两侧所述第二轮边液压马达的转向及转速通过两联比例多路阀分别控制。

如图5～7所示，主泵b02为开式负载敏感泵，通过调节主阀芯开度，来提供相应流量给走行系统，该泵可根据走行系统所需的最高压力-流量来自动调节主泵的排量；

走行控制阀b08为三联电比例负载敏感阀，该阀可独立控制多个执行机构并相互独立的以不同速度和压力工作，其中一联用于控制轨道轮走行方向及速度，一联用于控制左侧走行轮走行方向及速度，一联用于控制右侧走行轮走行方向及速度。

手动球阀b12为走行轮拖行控制阀，当车辆出现故障时，在走行轮模式下打开手动球阀可进行拖行，拖行速度不可超过走行轮行驶速度。

电磁球阀b15为轨道轮走行控制阀，当车辆系统制动时，马达两端通过走行控制阀联通，来实现车辆制动状态下的滑行已实现位置精确控制。同时车辆在不工作状态下能够被拖行，拖行速度不可超过轨道轮行驶速度。

液压马达b16和b17为轨道轮走行马达，其中b16液压马达不带驻车制动和行车制动，b17液压马达带驻车制动和行车制动。轨道轮走行部分采用4个轮边马达直接驱动4个轨道轮，液压马达采用同侧液压马达串联，两侧液压马达并联布置的驱动方案。

液压马达b19和b20为走行轮走行马达，其中b19液压马达带驻车制动，b20液压马达不带驻车制动。走行轮走行部分同样采用4个轮边马达直接驱动4个走行轮，走行液压马达布置方案为同侧液压马达并联，采用两联比例多路阀分别控制两侧马达转向及转速，通过两个比例多路阀控制两侧马达不同的转速来实现车辆滑移转向。

当轨道不平整导致四轮不同时着地的情况下，至少有三个轮子与轨道保持接触，由于作业平台采用同侧马达串联的结构，串联的前后马达转速保持一致，从而保证了两侧马达的转速基本一致，故采用该马达布置方式的情况下，不用考虑车辆轮子悬空的情况。

车辆在走行轮走行模式作业时难免会遇到转弯时候受场地限制的情况，通过多路阀控制两侧车轮相反方向旋转，从而实现不同变径的转向甚至原地转向。

所述基座6上设有角度传感器，所述角度传感器测量所述基座6的超高倾斜度，并将信号传送给车辆控制器做pid运行，通过比例阀来调节所述第三液压缸503，从而实现所述基座6的自动调平。

如图3和8所示，其中，基座平台作业部分采用的是一台齿轮泵c02来给整个基座调平及作业部分供油，齿轮泵出口接一个10l的蓄能器c07及一个卸荷溢流阀c04，当作业回路油压达到设定值时通过蓄能器保压，齿轮泵通过卸荷溢流阀进行卸荷，减少系统的功率损耗和发热量。

同时并联一个手动泵c11和一个电动泵c09作为应急油源，当车辆出现故障平台作业齿轮泵无法提供油源时，可通过车辆蓄电池驱动电动泵或手动操作手动泵给作业回路供油，以便进行作业平台的应急下降和驻车制动的应急释放，从而使车辆处于可拖行状态。

所述第一轮边液压马达的驱动扭矩为：174.4nm，所述第一轮边液压马达的马达供油流量为106.6l/min。

轨道轮走行马达为四轮独立驱动，故轨道轮走行马达数量n_g为4台。由于采用轮边马达直接驱动车轮方式，车辆轨道行驶最大速度v_g为20km/h，轨道轮直接d_g为0.36m，故轨道轮最大旋转速度n_g为294.8rpm。参考车辆重量m为6t，故单台走行马达承受的径向载荷为14.7kn，考虑到车辆偏载及冲击，动载荷系数取1.5，故每个轮子的径向载荷为22.05kn。

轨道轮行驶时需求的最大驱动力为3.876kn，单台马达的需求驱动力f_g为0.969kn，故计算单台马达的驱动扭矩tm_g为：

tm_g＝f_g*d_g/2＝174.4nm

根据马达的径向载荷和马达扭矩，第一轮边液压马达的马达排量q_g为172ml/r。

马达的总效率ηm为90％，故计算马达工作压差δp_g为：

δp_g＝20*tm_g*π/q_g/ηm＝70.8bar

马达容积效率ηv为0.95，计算单台马达最大工作流量qm_g为：

qm_g＝q_g*n_g/1000/ηv＝53.3l/min

由于四台走行马达采用同侧串联，两侧并联方式布置，故四台走行马达需求的供油压力为p_g＝2*δp_g+10＝151.6bar，马达需求的供油流量为q_g＝2*qm_g＝106.6l/min。

所述第二轮边液压马达的驱动扭矩为：3451nm，所述第二轮边液压马达的马达供油流量为103.2l/min。

走行轮走行马达为四轮独立驱动，故走行轮走行马达数量n_g为4台。由于采用轮边马达直接驱动车轮方式，车辆轨道行驶最大速度v_j为2.5km/h，走行轮直径d_j为0.68m，故走行轮最大旋转速度n_j为19.5rpm。参考车辆重量m为6t，故单台走行马达承受的径向载荷为14.7kn，考虑到车辆偏载及冲击，动载荷系数取1.5，故每个轮子的径向载荷为22.05kn。

走行轮行驶时需求的最大驱动力为40.6kn，单台马达的需求驱动力f_j为10.15kn，故计算单台马达的驱动扭矩tm_j为：

tm_j＝f_j*d_j/2＝3451nm

马达的总效率ηm为90％，故计算马达工作压差δp_j为：

δp_j＝20*tm_j*π/q_j/ηm＝191.4bar

马达容积效率ηv为0.95，计算单台马达最大工作流量qm_j为：

qm_j＝q_j*n_j/1000/ηv＝25.8l/min

由于四台走行马达采用同侧并联，两侧分别用两个多路阀控制，故四台走行马达需求的供油压力为p_j＝δp_j+10＝201.4bar，马达需求的供油流量为q_j＝2*qm_j＝103.2l/min。

一种铁路电气化施工多功能高空作业车的工作模式为：

1)牵引模式

当需要公路远距离运输时，该作业平台可以通过牵引车进行整车牵引，满足公路牵行驶要求。牵引行驶模式下，液压缸作用于轮轴铰链，将牵引轮放下触地，走行轮呈收起状态。牵引轮采用板簧悬挂，满足车辆公路行驶减震要求；

2)走行模式

当该作业平台到达指定地点需上轨道时，将牵引模式切换成走行模式。走行轮在液压缸作用下放下触地，并将整车顶起，然后牵引轮收起。四个走行轮由四个轮边液压马达驱动，可以实现横向上下轨道要求。走行轮支架上带有限位孔，可以插入限位杆。当前方走行轮跨过第二根轨道时，后方限位杆刚好与第一根轨道接触实现限位，从而可以实现轨道轮与轨道的准确对中。

3)轨道模式

当作业平台轨道轮对中轨道后，走行轮慢慢收起，整车慢慢降低，在确保轨道轮和轨道对中接触后，走行轮完全收起。四个轨道轮由四个轮边液压马达驱动，满足轨道60‰坡度动力要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。